KURZUS: Elektrotechnika

MODUL: Egyenáramú hálózatok

14. lecke: Ellenállás-mérési módszerek

Tanulási célok

A lecke áttanulmányozása után Ön képes lesz:

  • saját szavaival megfogalmazni az ellenállás-mérés módszereit;
  • kiszámítani a kapcsolásban található ismeretlen ellenállás értékét.
Tananyag

Egy ellenállás értékét meghatározhatjuk, ha külön-külön megmérjük a rajta eső feszültséget és a rajta átfolyó áramot. Ezután az ismeretlen ellenállás értékét az ellenállás megmért feszültsége és megmért árama hányadosaként számítással határozzuk meg. Pontos mérés esetén

R x = R számított = U x I x .

14.1. ábra

Ennek a módszernek a hibája a 14.1. ábrán követhető. Ha a voltmérőt az A jelű pontra csatlakoztatjuk, akkor hibát okoz, hogy a voltmérő az ellenállás feszültségéhez hozzáméri az ampermérőn eső feszültséget is. A mért feszültség és áram hányadosaként számított érték

R számított = U V I A = R x + R A

Ez a módszer nagy ellenállások mérésénél használható, amikor az ampermérő ellenállása elhanyagolhatóan kicsi.

R x >> R A

Ha a voltmérőt a B pontra csatlakoztatjuk, akkor az okoz hibát, hogy az ampermérő a voltmérő áramát is méri. A mért feszültség és áram hányadosaként számított érték:

R számított = U V I A = R x × R V .

Ez a módszer kis ellenállások mérésére használható, amikor a voltmérő ellenállása a mérendő ellenállás értéke mellett elhanyagolhatóan nagy.

R x << R V

Ha betartjuk, hogy a kis ellenállásokat az első, a nagy ellenállásokat a második kapcsolási változat szerint mérjük, akkor a mérési hiba nem lesz számottevő. (Megjegyzés: azt, hogy egy ellenállást kicsinek vagy nagynak kell tekintenünk, a jelen esetben a két műszer ellenállása dönti el. A kicsi illetve nagy minősítés határesete a voltmérő és az ampermérő ellenállásának mértani közepe, azaz a két műszer ellenállásának szorzatából vont négyzetgyök értéke.)

Hibát okoz viszont az, hogy két műszerrel mérünk. Általában a laboratóriumi műszerek 1-3% hibával mérnek. De arra, hogy adott esetben a két műszer hibája egymást erősíti, vagy esetleg egymást gyengíti, nem tudunk választ adni.

A két műszerrel történő mérés nehézkességét elkerülhetjük közvetlenmutató ellenállásmérővel.

Soros közvetlenmutató ellenállásmérő

A soros közvetlenmutató ellenállásmérő kapcsolását a 14.2.a ábrán láthatjuk.

14.2. ábra

Ha Rx helyén rövidzár van, az árammérő műszer végkitérésbe lendül. Ha Rx helyén szakadás van, nincs zárt áramkör, a műszer alaphelyzetben marad. A skála nemlineáris, fordított (14.2.b ábra). Az átfolyó áram 0 ... Im közötti növekedése tükrözi az ismeretlen ellenállás végtelentől nulláig való csökkenését.

Párhuzamos közvetlenmutató ellenállásmérő

A párhuzamos közvetlenmutató ellenállásmérő kapcsolása a 14.3.a ábrán látható. Ha Rx helyén rövidzár van, a feszültségmérő műszer nyugalomban marad. Rövidzáron az átfolyó Ig áram ellenére sem esik feszültség. Ha Rx helyén szakadás van, a generátor árama az RN ellenálláson folyik keresztül. Ig és RN értékét úgy választjuk meg, hogy a feszültségmérő éppen végkitérésig térjen ki. A skála nemlineáris, egyenes (14.3.b ábra).

14.3. ábra

A közvetlenmutató ellenállásmérőket megtaláljuk univerzális laboratóriumi kéziműszerekben, ahol üzemmódváltó kapcsolóval feszültség-, áram- és ellenállásmérő módot állíthatunk. Egy-egy üzemmódon belül pedig méréshatárváltó kapcsolóval több méréshatár közül választhatunk. A generátor, az RN normálellenállás és a mérőműszer az univerzális műszer részét képezi, azon belül kerül elhelyezésre.

Ellenőrző kérdések
1. Mi a pontos eredménye az Ohm törvénye alapján, nagy ellenállások mérésére szolgáló kapcsolásból kapott adatokkal végzett számításnak?
az ismeretlen ellenállás értéke,
az ismeretlen ellenállás és az árammérő ellenállásának soros eredője,
az ismeretlen ellenállás és az árammérő ellenállásának párhuzamos eredője,
az ismeretlen ellenállás és a feszültségmérő ellenállásának soros eredője,
az ismeretlen ellenállás és a feszültségmérő ellenállásának párhuzamos eredője,
2. Mi a pontos eredménye az Ohm törvénye alapján, kis ellenállások mérésére szolgáló kapcsolásból kapott adatokkal végzett számításnak?
az ismeretlen ellenállás értéke,
az ismeretlen ellenállás és az árammérő ellenállásának soros eredője,
az ismeretlen ellenállás és az árammérő ellenállásának párhuzamos eredője,
az ismeretlen ellenállás és a feszültségmérő ellenállásának soros eredője,
az ismeretlen ellenállás és a feszültségmérő ellenállásának párhuzamos eredője,
3. Milyen a soros ellenállásmérő skálája?
lineáris egyenes,
lineáris fordított,
nemlineáris egyenes,
nemlineáris fordított.
4. Milyen a párhuzamos ellenállásmérő skálája?
lineáris egyenes,
lineáris fordított,
nemlineáris egyenes,
nemlineáris fordított.